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La presencia de aminoácidos en la Tierra prebiótica es ampliamente aceptada, ya sea proveniente de procesos químicos endógenos o entregado por material extraterrestre. Por otra parte, plausiblemente, las vías prebióticas hacia los péptidos a menudo se basan en diferentes enfoques acuosos en los que la condensación de aminoácidos es termodinámicamente desfavorable. Ahora, químicos del Instituto Ruđer Bošković (RBI), en colaboración con colegas de Xellia Pharmaceuticals, han demostrado que la activación mecanoquímica en estado sólido de glicina y alanina en combinación con superficies minerales conduce a la formación de péptidos.
Esta investigación muestra por primera vez la utilidad de la activación mecanoquímica para la síntesis prebiótica de biomoléculas más grandes como los péptidos. Los resultados de la investigación han sido publicados en la prestigiosa revista científica Angewandte Chemie .
La química prebiótica estudia las transformaciones químicas en condiciones plausibles para la Tierra primitiva (aproximadamente antes de hace 4,3 a 3,7 mil millones de años) que podrían haber dado lugar a la vida. Dado que la superficie de la Tierra ha ido cambiando por diferentes procesos geológicos a lo largo del tiempo, no hay evidencia histórica que explique sin ambigüedades cómo apareció la vida.
Generalmente se considera que a partir del inventario químico primordial, Surgieron moléculas más complejas por evolución química que posteriormente dieron lugar a la vida.
Las condiciones de reacción que se aceptan como plausibles son medios acuosos, interacciones interfaciales agua / roca, y un ambiente de estado sólido sin agua.
Las fuentes prebióticas de energía mecánica en la Tierra prebiótica probablemente incluyeron impactos, erosión, meteorización, tectónica, y terremotos, mientras que los entornos geotérmicos proporcionaron las entradas locales de energía térmica.
La formación de enlaces peptídicos es una de las transformaciones químicas clave en el campo de la química prebiótica. Se considera que los péptidos desempeñaron un papel catalítico importante en la formación de otras biomoléculas y se incluyeron en la simbiosis molecular primordial con los ácidos nucleicos. Las estrategias actuales para la síntesis de enlaces peptídicos prebióticos se basan en la ligadura de α-aminonitrilo en agua y el uso de ciclos húmedo / seco para la condensación de aminoácidos.
Investigadores del RBI, Dr. José G. Hernández, Dr. Krunoslav Užarević, y Ph.D. estudiante Tomislav Stolar, en colaboración con científicos de Xellia, Dr. Ernest Meštrovi, Doctor. el estudiante Saša Grubeši y el Dr. Nikola Cindro del Departamento de Química de la Facultad de Ciencias (Universidad de Zagreb), han demostrado que la formación de enlaces peptídicos prebióticos mecanoquímicos se produce en ausencia de agua.
El equipo descubrió que la molienda mecanoquímica de glicina en presencia de minerales como el TiO 2 y SiO 2 conduce a la formación de oligómeros de glicina. Si la mezcla de reacción se calienta simultáneamente con el molino de bolas controlado térmicamente, oligómeros de glicina hasta Gly 11 se obtienen (11 residuos de glicina).
Experimentos con dicetopiperazina (DKP), diglicina y triglicina demostraron que la formación de enlaces peptídicos mecanoquímicos es un proceso dinámico y reversible con la formación y ruptura simultáneas de enlaces peptídicos.
Notablemente, la molienda con bolas de la mezcla de glicina y L-alanina da como resultado la formación de sus heterooligopéptidos. Se utilizaron cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) y espectrometría de masas (MS) para analizar los productos de reacción.
Los oligómeros largos de glicina obtenidos a través de una vía mecanoquímica podrían haber ofrecido acceso a una biblioteca más diversa de péptidos en la Tierra prebiótica a través de modificaciones químicas como la α-alquilación. Los resultados de este estudio complementan los procedimientos experimentales existentes en la química prebiótica y ofrecen una vía sintética alternativa a los péptidos que está ausente del agua.
“La cuestión del origen de la vida es una de las más importantes de la ciencia y requiere un enfoque interdisciplinario para estudiarla. Las agencias espaciales como la NASA y JAXA invierten grandes recursos para adquirir nuevos conocimientos fundamentales. Por ejemplo, Las recientes misiones de muestreo de asteroides Hayabusa2 y OSIRIS-REx ofrecerán pistas sobre el inventario químico disponible durante el tiempo en que surgió la vida en la Tierra.
"[Las] primeras muestras del asteroide fueron devueltas a la Tierra en diciembre de 2020 y se esperan más en 2023. Junto con la identificación de materiales extraterrestres en esas muestras, es importante realizar experimentos de laboratorio que expliquen su presencia y mecanismo de formación. Estos estudios fundamentales se pueden aplicar a la química sintética moderna ", dice Tomislav Stolar, primer autor de la publicación.
